(57)【要約】【課題】高いプロセス安定性と、低い偏波依存性とを同時に実現することが可能な、波長依存性の低い光カプラを提供すること。【解決手段】光カプラ１００は、基板１０４と、基板上に形成され、内部に２つの導波路１０１ａ、１０１ｂを有するクラッド層１０５とを備える。３つの方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、２つの導波路の一部が互いに平行に近接することにより形成され、２つの遅延路１０３ａ、１０３ｂは、２つの導波路に光路差を与えるように形成される。遅延路１０３ａは、方向性結合器１０２ａと、方向性結合器１０２ｂとの間に設けられ、遅延路１０３ｂは、方向性結合器１０２ｂと、方向性結合器１０２ｃとの間に設けられる。３つの方向性結合器は互いに同一の結合特性を有し、２つの遅延路は互いに異なる光路差を有するように構成される。【選択図】図１
2013221996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの入力部と２つの出力部を有し、該２つの入力部の少なくとも一方に入射される光信号を分岐して該２つの出力部から出射する光カプラであって、
前記２つの入力部からの前記光信号を２つに分岐する第１の方向性結合器と、
前記第１の方向性結合器により分岐された２つの光信号の間に第１の位相差を与える第１の遅延路と、
前記第１の遅延路からの２つの光信号を２つに分岐する第２の方向性結合器と、
前記第２の方向性結合器により分岐された２つの光信号の間に第２の位相差を与える第２の遅延路と、
前記第２の遅延路からの２つの光信号を２つに分岐し、前記２つの出力部にそれぞれ送る第３の方向性結合器と、
を備え、
前記第１、第２および第３の方向性結合器は互いに同一の結合特性を有し、
前記第１の位相差の値と前記第２の位相差の値とは互いに異なる、
ことを特徴とする光カプラ。
【請求項２】
前記第１、第２および第３の方向性結合器は、前記光カプラの使用波長帯域のいずれかの波長において５０％の結合効率を有し、
前記第１および第２の位相差の一方の値は約０度であり、
前記第１および第２の位相差の他方の値は約１２０度である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光カプラ。
【請求項３】
前記光カプラの前記使用波長帯域は、１．２６μｍ以上１．６５μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光カプラ。
【請求項４】
前記光カプラは、平面光導波路（ＰＬＣ）であることを特徴とする請求項１に記載の光カプラ。
【請求項５】
前記第１、第２および第３の方向性結合器の前記結合特性は、以下の式（７）により定義されるθとして表されることを特徴とする請求項１に記載の光カプラ。
【数１】
2013221996.tif 000009
ただし、前記第１、第２および第３の方向性結合器の結合部長をＬ、完全結合長をＬＣとし、前記第１、第２および第３の方向性結合器が有する平行部の前後で起こる結合効果を平行部分の結合効果として等価的に置き換えたときの平行部分の増加量を表す長さをＬｅとする。
【請求項６】
前記光カプラの結合効率はθの関数として表され、該関数はθの変化に対して結合効率が０．５付近でほぼ一定となる平坦領域を有しており、
θは、前記関数の前記平坦領域に含まれている、
ことを特徴とする請求項５に記載の光カプラ。
【請求項７】
前記関数の前記平坦領域は、θの変化に対して結合効率が０．４７以上０．５３以下となる領域であることを特徴とする請求項６に記載の光カプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域で動作する波長依存性の低い光カプラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の大容量通信の需要に伴い、光ファイバは広い範囲に敷設されるようになってきた。光ファイバネットワーク（特にアクセス系ネットワーク）において、１対多の光ファイバ接続を提供するために、２×Ｎ光スプリッタが用いられる。２×Ｎ光スプリッタで用いられる２×２光カプラ（以下では単に光カプラという）においては、それが使用される波長帯域（以下では使用波長帯域という）、具体的には１．２６μｍ〜１．６５μｍの広い波長帯域で光信号を５０％ずつ分岐する動作を行う必要があるため、波長無依存の動作が求められる。
本明細書において、波長無依存である、または波長依存性が低いとは、少なくとも光ファイバネットワークで用いられる範囲である１．２６μｍ〜１．６５μｍの波長帯域内のいずれの波長の光信号を入力したとしても、分岐比率（結合効率ともいう）が大きく変化しないことを指す。
【０００３】
従来の波長無依存の光カプラの構成を図６に示す。光カプラは、２つの導波路１ａ、１ｂを備え、導波路１ａ、１ｂは方向性結合器２ａ、２ｂおよび遅延路３を形成している。すなわち、方向性結合器２ａ、２ｂは、２つの導波路１ａ、１ｂの一部が互いに平行に近接することにより形成され、遅延路３は、２つの導波路１ａ、１ｂに光路差を与えるように２つの方向性結合器２ａ、２ｂの間に形成されている。このような構成の光カプラにおいて、方向性結合器２ａ、２ｂの平行部の長さ、方向性結合器２ａ、２ｂの平行部における導波路１ａ、１ｂの間隔（ピッチという）、遅延路３における光路差などのパラメータを調整することによって、波長依存性を打ち消すことができる。
非特許文献１に開示されている技術によれば、図６の構成を用いて、光カプラに含まれる２つの方向性結合器２ａ、２ｂに対して、長さおよびピッチが互いに異なるように設定する。長さおよびピッチの値を最適化することで、波長依存性の低い光カプラを得る事ができる。
非特許文献２に開示されている技術によれば、図６の構成を用いて、光カプラに含まれる２つの方向性結合器２ａ、２ｂに対して、ピッチが同一であるが、長さが互いに異なるように設定する。長さおよびピッチの値を最適化することで、波長依存性の低い光カプラを得る事ができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】K. Jinguji, N. Takato, A. Sugita, M. Kawachi, "Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide coupler with wavelength-flattened coupling ratio", Electronics Letters, Vol. 26, No. 17, 1990, pp. 1326-1327
【非特許文献２】Q. Chen, T. Tsuda, T. Ono, H. Urabe, H. Kawashima, K. Nara, "C-3-148 Stable high yield manufacturing of WINC with same core gap in directional couplers", 電子情報通信学会総合大会講演論文集, 2004, p. 322
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１の技術では、光カプラの製造時にピッチが設計値からずれると、結合効率が大きく変化する。そのため、製造誤差の影響を受けやすく、歩留まりが低下して製造コストが増大するという問題がある。非特許文献２の技術では、光カプラの製造時にピッチが設計値からずれても結合効率は大きく変化しないが、２つの方向性結合器の一方の結合長を長くする必要がある。結合長が長くなると結合効率の偏波依存性が高くなるため、偏波依存性ロス（ＰＤＬ）が増大するという問題が発生する。したがって、図６に示す従来の構成では、各構成要素の設計値を最適化しても、プロセス安定性の高さと偏波依存性の低さとがトレードオフとなり、それらを同時に実現できる波長無依存の光カプラを得ることは困難であった。
【０００６】
特にアクセス系ネットワークの光スプリッタに用いる光カプラは、品質が製造誤差に大きく影響されない（つまりプロセス安定性が高い）ことが求められ、それと同時に偏波依存性が低い（具体的にはＰＤＬが０．１ｄＢ以下である）ことが求められる。本発明は、高いプロセス安定性と、低い偏波依存性とを同時に実現することが可能な、波長依存性の低い光カプラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、２つの入力部と２つの出力部を有し、該２つの入力部の少なくとも一方に入力される光信号を分岐して該２つの出力部に出力する光カプラであって、前記２つの入力部からの前記光信号を２つに分岐する第１の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器により分岐された２つの光信号の間に第１の位相差を与える第１の遅延路と、前記第１の遅延路からの２つの光信号を２つに分岐する第２の方向性結合器と、前記第２の方向性結合器により分岐された２つの光信号の間に第２の位相差を与える第２の遅延路と、前記第２の遅延路からの２つの光信号を２つに分岐し、前記２つの出力部にそれぞれ送る第３の方向性結合器と、を備え、前記第１、第２および第３の方向性結合器は互いに同一の結合特性を有し、前記第１の位相差の値と前記第２の位相差の値とは互いに異なる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、３つの方向性結合器が同一のピッチおよび長さを有しているため、製造誤差の影響を受けにくい、つまりプロセス安定性が高い。さらに、分岐された光信号の間に２つの遅延路によって２つの異なる位相差を与えることができるため、偏波依存性および波長依存性が同時に低くなるように構成することが可能である。したがって、本発明に係る光カプラによれば、高いプロセス安定性と低いＰＤＬとを実現しながら、広帯域で波長依存性の低い光信号分岐を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光カプラの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光カプラの、波長に対する結合効率の変化を表す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光カプラの、パラメータθに対する結合効率の変化を表す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る光カプラの、結合効率の設計値のグラフを表す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る光カプラの、結合効率の実測値のグラフを表す図である。
【図６】従来の光カプラの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１１】
（実施形態）
図１（ａ）に、本実施形態に係る光カプラ１００の概略図を示す。また、図１（ｂ）に、光カプラ１００をＣ−Ｃ線で切断した断面図を示す。光カプラ１００は、基板１０４と、基板１０４上に形成されており、２つの導波路１０１ａ、１０１ｂを内部に有するクラッド層とを備える。導波路１０１ａ、１０１ｂは、図１（ａ）に示されるように屈曲することにより、３つの方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、２つの遅延路１０３ａ、１０３ｂとを形成している。すなわち、導波路１０１ａ、１０１ｂの一部が互いに平行に近接することにより、導波路１０１ａ、１０１ｂを伝搬する２つの光信号を結合する方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが形成されている。また、導波路１０１ａ、１０１ｂの一部が互いに離間することにより、導波路１０１ａ、１０１ｂに光路差を与える遅延路１０３ａ、１０３ｂが形成されている。遅延路１０３ａは、方向性結合器１０２ａと、方向性結合器１０２ｂとの間に設けられており、遅延路１０３ｂは、方向性結合器１０２ｂと、方向性結合器１０２ｃとの間に設けられている。
導波路１０１ａ、１０１ｂのそれぞれの一端は光信号が入射される入力ポート１０６ａ、１０６ｂとして動作し、導波路１０１ａ、１０１ｂのそれぞれの他端は分岐された光信号が出射される出力ポート１０７ａ、１０７ｂとして動作する。
【００１２】
光カプラ１００は、平面光導波路（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＰＬＣ）として作製される。基板１０４の上にはクラッド層１０５が形成され、クラッド層１０５の中にはコア層としての導波路１０１ａ、１０１ｂが形成される。クラッド層１０５よりも導波路１０１ａ、１０１ｂの屈折率が高くなるように設定されているため、光信号は導波路１０１ａ、１０１ｂの内部を伝搬することができる。
基板１０４には石英基板やシリコン基板を用いることができる。クラッド層１０５および導波路１０１ａ、１０１ｂにはＳｉＯ２を用いることができる。クラッド層１０５および導波路１０１ａ、１０１ｂの少なくとも一方には、屈折率を調節するための添加剤を加えることができる。光カプラ１００は、このような素材に限られるものではなく、光導波路を形成できるならば、任意の素材を用いて作製されてもよい。
【００１３】
入力ポート１０６ａ、１０６ｂの少なくとも一方から光信号が入射されると、該光信号は方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃおよび遅延路１０３ａ、１０３ｂを経由することによって分岐され、出力ポート１０７ａ、１０７ｂから出射される。
なお、遅延路１０３ａと遅延路１０３ｂとは可換であるため、入力と出力との方向が逆でも、同じ効果を奏することができる。すなわち、出力ポート１０７ａ、１０７ｂの少なくとも一方から光信号が入射されると、該光信号は方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃおよび遅延路１０３ａ、１０３ｂを経由することによって分岐され、入力ポート１０６ａ、１０６ｂから出射される。
【００１４】
方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、それぞれ導波路１０１ａと導波路１０１ｂとが互いに平行に近接することによって形成されている部分を有し、該部分を平行部という。ここで、各方向性結合器の平行部の長手方向の長さを結合部長Ｌとし、平行部における導波路１０１ａと導波路１０１ｂとの間隔をピッチＭとする。方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは互いに同一の結合特性を有するように構成されている。結合特性が同一であることとは、各方向性結合器が有する平行部の結合部長Ｌ、ピッチＭ、および平行部の前後に形成される湾曲部の曲率、ならびに各方向性結合器を構成する導波路の比屈折率差、幅および厚さという、結合効率に影響する値が同一となるように構成されていることを指す。
【００１５】
遅延路１０３ａ、１０３ｂは、導波路１０１ａと導波路１０１ｂとが互いに異なる光路長を有するように形成されている。その結果、遅延路１０３ａ、１０３ｂをそれぞれ通る２つの光信号に対して相対的な位相差を発生させることができる。遅延路１０３ａの光路差ΔＬ１と、遅延路１０３ｂの光路差ΔＬ２とは独立して設定することができる。
本実施形態では、光路差ΔＬ１、ΔＬ２は固定された値に設定されている。別の方法としては、遅延路１０３ａ、１０３ｂの少なくとも一方に、電圧印加や加熱等によって光路差ΔＬ１、ΔＬ２を可変に調整することが可能な手段を設けてもよい。
【００１６】
本発明においては、光カプラ１００において、方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの結合特性（たとえば、結合長Ｌ）、遅延路１０３ａにおける光路差ΔＬ１および遅延路１０３ｂにおける光路差ΔＬ２の３つのパラメータを調整可能である。これらのパラメータを適切に設定することによって、従来では困難であった、プロセス安定性が高くかつ偏波依存性が低い、波長無依存の光信号分岐を実現できる。
【００１７】
以下に所望の性質を満たすパラメータの導出過程を示す。
光カプラ１００において、入力ポート１０６ａに光信号（振幅は１とする）が入射されると、該光信号は光カプラ１００により分岐され、出力ポート１０６ａからは振幅Ａの光信号が出射され、出力ポート１０６ｂからは振幅Ｂの光信号が出射される。このとき出射される光信号の振幅Ａ、Ｂは、
【数１】
2013221996.tif 000003
と表すことができる。Ｐは方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの伝達行列に対応し、Ｔ１は遅延路１０３ａの伝達行列に対応し、およびＴ２は遅延路１０３ｂの伝達行列に対応する。ＰおよびＴｋ（ｋ＝１、２）は、
【数２】
2013221996.tif 000004
【数３】
2013221996.tif 000005
と表すことができる。ここで、Ｌは各方向性結合器の結合部長であり、Ｌｅは各方向性結合器の平行部前後に形成される湾曲部で起こる結合効果を平行部分の結合効果として等価的に置き換えたときの平行部分の増加量を表す長さであり、ＬＣは各方向性結合器の完全結合長（すなわち、結合効率が１００％になる長さ）である。λは波長であり、ｎｅｆｆは各導波路の実効屈折率であり、ΔＬｋ（ｋ＝１、２）は遅延路１０３ａ（ｋ＝１の場合）および遅延路１０３ｂ（ｋ＝２の場合）の光路差である。ｊは虚数単位である。
【００１８】
方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは同一の特性を有するように構成されているため、θは方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの特性を表す共通のパラメータである。すなわち、方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのパラメータθは全て同一である。一方、φｋ（ｋ＝１、２）は、遅延路１０３ａと遅延路１０３ｂとで異なるパラメータである。
【００１９】
これをＢについて展開し、実部Ｒｅ（Ｂ）および虚部Ｉｍ（Ｂ）として整理すると、
【数４】
2013221996.tif 000006
となる。強度の比率としての結合効率は、振幅Ｂから、
【数５】
2013221996.tif 000007
として得ることができる。
【００２０】
θ、ΔＬ１およびΔＬ２を独立に変更して多数の組み合わせを生成し、それぞれ式（１）〜（５）に当てはめて、所望の性質を有する光カプラ１００が得られる組み合わせを抽出するコンピュータ・シミュレーションを行った。なお、ＬｅおよびＬＣは波長、比屈折率差、ピッチ等から一意に決定できる定数と見なせるため、θとしてはＬのみを変更して計算を行った。計算条件は以下の通りである。
【００２１】
比屈折率差：０．４％
各導波路の幅：７．０μｍ
各導波路の厚さ：７．０μｍ
ピッチＭ：１０．８μｍ
計算波長：１．２６、１．２８、１．３１、１．３３、１．３６、１．４５、１．５、１．５５、１．６、１．６５μｍ
【００２２】
抽出条件は、計算波長の全てにおいて、結合効率が０．４７〜０．５３かつＰＤＬが０．１ｄＢ以下を満たすこととした。この抽出条件によれば、５０％分岐動作の波長依存性が低く、かつ偏波依存性が低いパラメータの組み合わせを選定することができる。
【００２３】
計算結果から、方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのパラメータθが同一の値である場合において、ΔＬ１が０μｍ付近（約０度の位相差に相当）かつΔＬ２が０．３１μｍ付近（約１２０度の位相差に相当）となる組み合わせでは、特にプロセス安定性の高い分岐動作を実現できることがわかった。該組み合わせの結合効率のグラフを図２に示す。図２の横軸は波長であり、縦軸は結合効率である。図２において、実線はピッチが設計値となっている場合の結合効率を表し、破線および一点鎖線はピッチの設計値に０．２μｍの誤差を与えた場合の結合効率を表す。図２より、ピッチに誤差が与えられた場合にも結合比率が大きく変化しない、つまりプロセス安定性が高いことがわかる。
また、遅延路１０３ａと遅延路１０３ｂとは可換であるため、ΔＬ１とΔＬ２が逆のパターンでも同様の性質を示す。
なお、本実施形態ではΔＬ１が０μｍ付近かつΔＬ２が０．３１μｍ付近となる組み合わせを採用して議論を進めるが、これは上述の抽出条件を満たす組み合わせの一例であり、その他にも所望の性質を満たすパラメータの組み合わせが存在することを理解されたい。
【００２４】
以上のシミュレーションにより得られたΔＬ１が０μｍ（位相差０度）かつΔＬ２が０．３１μｍ（位相差１２０度）という関係を式（１）〜（５）に代入すると、光カプラ１００の結合効率｜Ｂ｜２は、
【数６】
2013221996.tif 000008
となる。
【００２５】
式（６）から、θに対する結合効率｜Ｂ｜２の変化を表すグラフを図３に示す。図３の横軸はθ（πで除した値）であり、縦軸は結合効率である。図３において、式（６）で示された光カプラ１００全体の結合効率｜Ｂ｜２を実線で示す。また、式（１）、（２）から明らかなように、光カプラ１００に含まれる方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの結合効率はｓｉｎ２θで表される。この方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの結合効率ｓｉｎ２θを、図３において破線で示す。
図３より、光カプラ１００全体の結合効率｜Ｂ｜２には、結合効率０．５付近に２つの平坦領域Ｆ１、Ｆ２が存在することがわかる。平坦領域Ｆ１、Ｆ２は、各方向性結合器のパラメータであるθが多少変化しても、結合効率が０．５付近でほぼ一定となる領域を表している。つまり、ΔＬ１が０μｍ付近（位相差約０度）かつΔＬ２が０．３１μｍ付近（位相差約１２０度）であり、さらにθが平坦領域Ｆ１、Ｆ２に含まれるような光カプラ１００であれば、高いプロセス安定性を実現できる。
平坦領域Ｆ１、Ｆ２は、例えばθの変化に対して結合効率｜Ｂ｜２が０．４７〜０．５３となる領域として定義することができるが、この定義は求められるプロセス安定性の高さに応じて適宜変更してよい。
【００２６】
したがって、方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのパラメータθを同一にし、かつ遅延路１０３ａ、１０３ｂの光路差ΔＬ１、ΔＬ２を適切な値に設定することで、あるθの範囲にわたって光カプラ１００の結合効率｜Ｂ｜２がほぼ一定となる領域を形成することができる。すなわち、方向性結合器間でθのばらつきが起こっても結合効率｜Ｂ｜２をほぼ一定にできるθの範囲を生じさせることができる。よって、方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ間で、Ｌｅ、ＬＣおよびＬの値が製造誤差によりばらついても、光カプラ１００の結合効率｜Ｂ｜２のばらつきを低減することができる。
【００２７】
ここで、θが平坦領域Ｆ１、Ｆ２に含まれるための条件を考える。
図３からわかるように、光カプラ１００の結合効率｜Ｂ｜２の平坦領域Ｆ１、Ｆ２は、各方向性結合器の結合効率ｓｉｎ２θが０．５となる地点の前後に形成されている。これは、光カプラ１００の結合効率｜Ｂ｜２の傾き（つまり、式（６）の微分）が、ｓｉｎ２θが０．５のときに０になることからも裏付けられる。
すなわち、光カプラ１００の使用波長帯域、具体的には１．２６μｍ〜１．６５μｍのいずれかの波長で、各方向性結合器の結合効率ｓｉｎ２θは０．５となる必要がある。逆に言えば、各方向性結合器の結合効率ｓｉｎ２θが使用波長帯域内で０．５とならない場合には、使用波長帯域内で平坦領域Ｆ１、Ｆ２に含まれるようにθを設定することができない（つまり、使用波長帯域内で光カプラ１００の結合効率｜Ｂ｜２の傾きは０になることはない）。したがって、平坦領域Ｆ１、Ｆ２に含まれるようなθを有する光カプラ１００を作製するためには、方向性結合器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの結合効率ｓｉｎ２θが使用波長帯域のいずれかの波長で０．５（５０％）となるように、各方向性結合器のパラメータであるθを設定すればよい。
【００２８】
本発明は、ΔＬ１が０μｍ（位相差０度）かつΔＬ２が０．３１μｍ（位相差１２０度）の場合に限られるものではない。光カプラ１００の結合効率｜Ｂ｜２が、θの変化に対して０．５付近でほぼ一定となる平坦領域を有しており、光カプラ１００が有する方向性結合器のパラメータθが該平坦領域に含まれれば、高いプロセス安定性が得られるのである。
【００２９】
（実施例）
本発明に係る光カプラ１００を作製し、分岐動作の確認を行った。作製条件は以下の通りである。
【００３０】
基板：石英系ＰＬＣ
比屈折率差：０．４％
各導波路の幅：７．０μｍ
各導波路の厚さ：７．０μｍ
ピッチＭ：１０．８μｍ
結合部長Ｌ：２９０μｍ
光路差ΔＬ１：−０．０１μｍ（位相差：約−３．６度）
光路差ΔＬ２：０．３１５μｍ（位相差：約１１３度）
【００３１】
本実施例に係る光カプラ１００に含まれる各方向性結合器の結合効率の設計値のグラフを図４（ａ）に示す。図４（ａ）の横軸は波長であり、縦軸は結合効率である。実線はＴＭモードを表し、破線はＴＥモードを表す。図４（ａ）からわかるように、各方向性結合器は使用波長帯域内の約１．３９μｍの波長で結合効率ｓｉｎ２θが５０％となるよう設計されている。
【００３２】
本実施例に係る光カプラ１００の結合効率の設計値のグラフを図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）の横軸は波長であり、縦軸は結合効率である。実線はＴＭモードを表し、破線はＴＥモードを表す。図４（ｂ）からわかるように、光カプラ１００は使用波長帯域内の全域で結合効率が大きく変化しないように設計されている。また、ＴＭ／ＴＥモード間の偏波依存性もほとんど見られない。
【００３３】
本実施例に係る光カプラ１００を実際に作製し、結合効率およびＰＤＬを測定した結果を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。図５（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの横軸は、作製した４つのサンプルの番号Ｃ１〜Ｃ４である。結合効率およびＰＤＬの測定は、それぞれ１．３１μｍ、１．５５μｍおよび１．６４μｍの波長の光信号を用いて行った。
【００３４】
図５（ａ）の縦軸は結合効率である。各サンプルの各波長において、結合効率が約０．５となっていることがわかる。図５（ｂ）の縦軸はスルーポート、つまり光信号が入射された導波路と同じ導波路から出射された光信号のＰＤＬである。各サンプルの各波長において、結合効率が約０．１以下となっていることがわかる。図５（ｃ）の縦軸はクロスポート、つまり光信号が入射された導波路ではない他方の導波路から出射された光信号のＰＤＬである。各サンプルの各波長において、結合効率が約０．１以下となっていることがわかる。したがって、本発明により、プロセス安定性が高くかつ波長依存性が低い、波長無依存の光カプラが実現されることが確認された。
【００３５】
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１００  光カプラ（２×２光カプラ）
１０１ａ、１０１ｂ  導波路
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ  方向性結合器
１０３ａ、１０３ｂ  遅延路
１０４  基板
１０５  クラッド層
１０６ａ、１０６ｂ  入力ポート
１０７ａ、１０７ｂ  出力ポート
【図１】
2013221996.tif 000010
【図２】
2013221996.tif 000011
【図３】
2013221996.tif 000012
【図４】
2013221996.tif 000013
【図５】
2013221996.tif 000014
【図６】
2013221996.tif 000015